JP2008218555A - SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 Download PDF

Info

Publication number
JP2008218555A
JP2008218555A JP2007051374A JP2007051374A JP2008218555A JP 2008218555 A JP2008218555 A JP 2008218555A JP 2007051374 A JP2007051374 A JP 2007051374A JP 2007051374 A JP2007051374 A JP 2007051374A JP 2008218555 A JP2008218555 A JP 2008218555A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
film
raw material
srtio
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007051374A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5248025B2 (ja
Inventor
Akinaga Kakimoto
明修 柿本
Yumiko Kouno
有美子 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2007051374A priority Critical patent/JP5248025B2/ja
Priority to KR1020097018326A priority patent/KR101156305B1/ko
Priority to CN200880000105XA priority patent/CN101542695B/zh
Priority to PCT/JP2008/053391 priority patent/WO2008105451A1/ja
Priority to US12/529,356 priority patent/US8361550B2/en
Priority to TW097107341A priority patent/TW200902747A/zh
Publication of JP2008218555A publication Critical patent/JP2008218555A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5248025B2 publication Critical patent/JP5248025B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02197Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides the material having a perovskite structure, e.g. BaTiO3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/404Oxides of alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/405Oxides of refractory metals or yttrium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45553Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314Inorganic layers
    • H01L21/3141Deposition using atomic layer deposition techniques [ALD]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314Inorganic layers
    • H01L21/316Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31691Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass with perovskite structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

【課題】高スループットかつ高カバレッジで成膜することができ、さらに原料の気相化を200℃以下の低温で行うことができ、適切な条件で成膜することができるSrTiO膜の成膜方法を提供すること。
【解決手段】処理容器内に基板を配置し、基板を加熱し、Sr原料とTi原料と酸化剤とを気体状で前記処理容器内に導入し、加熱された基板上でこれらガスを反応させ、基板上にSrTiO膜を成膜するSrTiO膜の成膜方法であって、 前記Sr原料として、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いる。
【選択図】図1

Description

本発明は、SrTiO膜をCVD法またはALD法により成膜するSrTiO膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。
半導体デバイスにおいては、集積回路の高集積化が益々進んでおり、DRAMにおいてもメモリセルの面積を小さくし、かつ記憶容量を大きくすることが要求されている。この要求に対して、MIM(金属−絶縁体−金属)構造のキャパシタが注目されている。このようなMIM構造のキャパシタとしては、絶縁膜(誘電体膜)としてチタン酸ストロンチウム(SrTiO)等の高誘電率材料が用いられている。
DRAMキャパシタ用のSrTiO膜の成膜方法として、従来、Sr原料としてSr(DPM)を用い、Ti原料としてTi(O−iPr)やTi(O−iPr)(DPM)を用い、酸化剤としてOガス、Oガス、HOやOプラズマを用いて、ALD法により成膜する方法が多用されている(例えば、非特許文献1)。
しかしながら、Sr原料として用いられるSr(DPM)は蒸気圧が低い物質であり、かつ基板表面に吸着しにくいため、成膜速度を著しく低くせざるを得ず、スループットが低くカバレッジが悪いという問題点がある。また、Sr(DPM)は気相で供給するためには200℃を超える温度に加熱する必要があり、配管系等に耐熱性材料を使用する必要があり、装置コストの上昇を招く。さらに、Sr(DPM)は、上述のように基板表面に吸着しにくい上に、気相中で分解しやすく、吸着した後に酸化剤で酸化されて酸化膜となるという反応をとりにくいため、ALDのためのSr原料や酸化剤の供給条件を適切に規定することが困難である。
J.H.Leeら "Plasma enhanced atomiclayer deposition of SrTiO3 thin films with Sr(tmhd)2 and Ti(i-OPr)4" J. Vac. Scl. Technol. A20(5),Sep/Oct 2002
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高スループットかつ高カバレッジで成膜することができ、さらに原料の気相化を200℃以下の低温で行うことができ、適切な条件で成膜することができるSrTiO膜の成膜方法を提供することを目的とする。
また、このような方法を実行させる制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、処理容器内に基板を配置し、基板を加熱し、Sr原料とTi原料と酸化剤とを気体状で前記処理容器内に導入し、加熱された基板上でこれらガスを反応させ、基板上にSrTiO膜を成膜するSrTiO膜の成膜方法であって、前記Sr原料として、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いることを特徴とするSrTiO膜の成膜方法を提供する。
本発明の第2の観点では、処理容器内に基板を配置し、基板を加熱し、気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させる工程と、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させる工程と、気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して従前の膜の上にSrを吸着させる工程と、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させる工程とを順次行い、これらを1サイクルとして複数サイクル繰り返して基板上にSrTiO膜を成膜するSrTiO膜の成膜方法であって、前記Sr原料として、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いることを特徴とするSrTiO膜の成膜方法を提供する。
上記第2の観点において、前記各工程の間に前記処理容器をパージする工程を有することが好ましい。
上記第1または第2の観点において、前記Sr原料として、C2446SrまたはC2650Srで表される化合物を用いることが好ましい。前記Sr原料は、100〜200℃に加熱された状態でバブリングにより供給することができる。また、前記Sr原料は、溶媒に溶解され、100〜200℃に気化器で加熱され気化された状態で供給することができる。前記溶媒として長い直鎖の炭化水素または環状炭化水素を用いることができ、このような溶媒としてはオクタン、シクロヘキサンが例示される。
本発明の第3の観点では、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第1の観点または第2の観点の方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。
本発明によれば、前記Sr原料として、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いるが、これらは蒸気圧がSr(DPM)に比べて高いため、十分なガス量を供給することができ、スループットを高くすることができる。また、Srの結合手が全てNと一重結合で結ばれているSrアミン化合物、あるいはSrの結合手にNとの2重結合を含むSrイミン化合物は、いずれも基板表面に吸着しやすいため、高カバレッジの成膜を実現することができ、Sr(DPM)に比べて安定なので、気相で分解あるいは基板表面に吸着すると同時に分解するといったことが比較的抑制され、ALD成膜の際には、これらが吸着後、次ステップにてOガスなどの酸化剤がその上に吸着して初めて反応し、酸化膜となるので、ALDに必要な吸着、反応というステップを明確にとることができ、ALDのためのSr原料や酸化剤の供給条件を適切に規定することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明に係る成膜方法の実施に用いることができる成膜装置の概略構成を示す断面図である。図1に示す成膜装置100は、例えばアルミニウムなどにより円筒状あるいは箱状に成形された処理容器1を有しており、処理容器1内には、被処理基板である半導体ウエハWが載置される載置台3が設けられている。載置台3は厚さ1mm程度の例えばカーボン素材、窒化アルミニウムなどのアルミニウム化合物等により構成される。
載置台3の外周側には、処理容器1底部より起立させた円筒体状の例えばアルミニウムよりなる区画壁13が形成されており、その上端を例えばL字状に水平方向へ屈曲させて屈曲部14を形成している。このように、円筒体状の区画壁13を設けることにより、載置台3の裏面側に不活性ガスパージ室15が形成される。屈曲部14の上面は、載置台3の上面と実質的に同一の平面上にあり、載置台3の外周から離間しており、この間隙に連結棒12が挿通されている。載置台3は、区画壁13の上部内壁より延びる3本(図示例では2本のみ記す)の支持アーム4により支持されている。
載置台3の下方には、複数本、例えば3本のL字状のリフタピン5(図示例では2本のみ記す)がリング状の支持部材6から上方に突出するように設けられている。支持部材6は、処理容器1の底部から貫通して設けられた昇降ロッド7により昇降可能となっており、昇降ロッド7は処理容器1の下方に位置するアクチュエータ10により上下動される。載置台3のリフタピン5に対応する部分には載置台3を貫通して挿通穴8が設けられており、アクチュエータ10により昇降ロッド7および支持部材6を介してリフタピン5を上昇させることにより、リフタピン5をこの挿通穴8に挿通させて半導体ウエハWを持ち上げることが可能となっている。昇降ロッド7の処理容器1への挿入部分はベローズ9で覆われており、その挿入部分から処理容器1内に外気が侵入することを防止している。
載置台3の周縁部には、半導体ウエハWの周縁部を保持してこれを載置台3側へ固定するため、例えば円板状の半導体ウエハWの輪郭形状に沿った略リング状の例えば窒化アルミニウムなどのセラミック製のクランプリング部材11が設けられている。クランプリング部材11は、連結棒12を介して上記支持部材6に連結されており、リフタピン5と一体的に昇降するようになっている。リフタピン5や連結棒12等はアルミナなどのセラミックスにより形成される。
リング状のクランプリング部材11の内周側の下面には、周方向に沿って略等間隔で配置された複数の接触突起16が形成されており、クランプ時には、接触突起16の下端面が、半導体ウエハWの周縁部の上面と当接してこれを押圧するようになっている。なお、接触突起16の直径は1mm程度であり、高さは略50μm程度であり、クランプ時にはこの部分にリング状の第1ガスパージ用間隙17を形成する。なお、クランプ時の半導体ウエハWの周縁部とクランプリング部材11の内周側とのオーバラップ量(第1ガスパージ用間隙17の流路長さ)L1は数mm程度である。
クランプリング部材11の周縁部は、区画壁13の上端屈曲部14の上方に位置され、ここにリング状の第2ガスパージ用間隙18が形成される。第2ガスパージ用間隙18の幅は、例えば500μm程度であり、第1ガスパージ用間隙17の幅よりも10倍程大きい幅とされる。クランプリング部材11の周縁部と屈曲部14とのオーバラップ量(第2ガスパージ用間隙18の流路長さ)は、例えば略10mm程度である。これにより、不活性ガスパージ室15内の不活性ガスは、両間隙17、18から処理空間側へ流出できるようになっている。
処理容器1の底部には、上記不活性ガスパージ室15に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構19が設けられている。このガス供給機構19は、不活性ガス例えばArガスを不活性ガスパージ室15に導入するためのガスノズル20と、不活性ガスとしてのArガスを供給するためのArガス供給源21と、Arガス供給源21からガスノズル20にArガスを導くガス配管22とを有している。また、ガス配管22には、流量制御器としてのマスフローコントローラ23および開閉バルブ24,25が設けられている。不活性ガスとしてArガスに替えてHeガス等を用いてもよい。
処理容器1の底部の載置台3の直下位置には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓30が気密に設けられており、この下方には、透過窓30を囲むように箱状の加熱室31が設けられている。この加熱室31内には、加熱手段として複数個の加熱ランプ32が、反射鏡も兼ねる回転台33に取り付けられている。回転台33は、回転軸を介して加熱室31の底部に設けられた回転モータ34により回転される。したがって、加熱ランプ32より放出された熱線が透過窓30を透過して載置台3の下面を照射してこれを加熱する。
また、処理容器1底部の周縁部には、排気口36が設けられ、排気口36には図示しない真空ポンプに接続された排気管37が接続されている。そして、この排気口36および排気管37を介して排気することにより処理容器1内を所定の真空度に維持し得るようになっている。また、処理容器1の側壁には、半導体ウエハWを搬入出する搬入出口39と、搬入出口39を開閉するゲートバルブ38が設けられる。
一方、載置台3と対向する処理容器1の天井部には、ソースガスなどを処理容器1内へ導入するためシャワーヘッド40が設けられている。シャワーヘッド40は、例えばアルミニウム等により構成され、内部に空間41aを有する円盤状をなす本体41を有している。本体41の天井部にはガス導入口42が設けられている。ガス導入口42には、SrTiO膜の成膜に必要な処理ガスを供給する処理ガス供給機構50がその配管51によって接続されている。ヘッド本体41の底部には、ヘッド本体41内へ供給されたガスを処理容器1内の処理空間へ放出するための多数のガス噴射孔43が全面に亘って配置されており、半導体ウエハWの全面にガスを放出するようになっている。また、ヘッド本体41内の空間41aには、多数のガス分散孔45を有する拡散板44が配設されており、半導体ウエハWの表面に、より均等にガスを供給可能となっている。さらに、処理容器1の側壁内およびシャワーヘッド40の側壁内には、それぞれ温度調整のためのカートリッジヒータ46,47が設けられており、ガスとも接触する側壁やシャワーヘッド部を所定の温度に保持できるようになっている。
処理ガス供給機構50は、Sr原料を貯留するSr原料貯留部52と、Ti原料を貯留するTi原料貯留部53と、酸化剤を供給する酸化剤供給源54と、処理容器1内のガスを希釈するためのアルゴンガス等の希釈ガスを供給する希釈ガス供給源55とを有している。
シャワーヘッド40に接続されている配管51には、Sr原料貯留部52から延びる配管56、Ti原料貯留部53から延びる配管57、酸化剤供給源54から延びる配管58が接続されており、配管51には上記希釈ガス供給源55が接続されている。配管51には、流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)60とその前後の開閉バルブ61,62が設けられている。また、配管58には、流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)63とその前後の開閉バルブ64,65が設けられている。
Sr原料貯留部52には、Ar等のバブリングのためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給源66が配管67を介して接続されている。配管67には、流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)68とその前後の開閉バルブ69,70が設けられている。また、Ti原料貯留部53にも、Ar等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給源71が配管72を介して接続されている。配管72には、流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)73とその前後の開閉バルブ74,75が設けられている。Sr原料貯留部52、Ti原料貯留部53には、それぞれヒータ76、77が設けられている。そして、Sr原料貯留部52に貯留されたSr原料およびTi原料貯留部53に貯留されたTi原料は、これらヒータ76、77で加熱された状態で、バブリングにより処理容器1に供給されるようになっている。なお、図示してはいないが、Sr原料やTi原料を気化した状態で供給する配管にもヒータが設けられている。
Sr原料としては、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いる。Srアミン化合物は、以下の(1)に示すように、Srの結合手が全てNと一重結合で結ばれている化合物であり、Srイミン化合物は、以下の(2)に示すように、Srの結合手にNとの2重結合を含む化合物である。
Figure 2008218555
これらは、従来のSr(DPN)よりも蒸気圧が高く、かつ基板表面に吸着しやすい性質を有し、また、Sr(DPN)よりも安定であるため、後述するようにSrTiO膜の原料として適している。これらの中では、Srアミン化合物であるC2446SrやC2650Srが好ましい。C2446Srは以下の(3)で示す構造を有し、C2650Srは以下の(4)で示す構造を有している。
Figure 2008218555

Ti原料としては、従来から用いられている、Ti(OiPr)やTi(OiPr)(DPM)等を好適に用いることができる。
酸化剤としても、従来から用いられているOガス、Oガス、HOを用いることができ、これらを単独でまたは複合して用いることができる。また、Oガスのプラズマを用いることもできる。
処理容器1の側壁上部には、クリーニングガスであるNFガスを導入するクリーニングガス導入部81が設けられている。このクリーニングガス導入部81にはNFガスを供給する配管82が接続されており、この配管82にはリモートプラズマ発生部83が設けられている。そして、このリモートプラズマ発生部83において配管82を介して供給されたNFガスがプラズマ化され、これが処理容器1内に供給されることにより処理容器1内がクリーニングされる。なお、リモートプラズマ発生部をシャワーヘッド40の直上に設け、クリーニングガスをシャワーヘッド40を介して供給するようにしてもよい。また、リモートプラズマを使用せず、ClF等によるプラズマレスの熱クリーニングを行うようにしてもよい。
成膜装置100はマイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるプロセスコントローラ90を有しており、成膜装置100の各構成部がこのプロセスコントローラ90に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ90には、オペレータが成膜装置100の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボードや、成膜装置100の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース91が接続されている。さらに、プロセスコントローラ90には、成膜装置100で実行される各種処理をプロセスコントローラ90の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて液処理装置100の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピや、各種データベース等が格納された記憶部92が接続されている。レシピは記憶部92の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース91からの指示等にて任意のレシピを記憶部92から呼び出してプロセスコントローラ90に実行させることで、プロセスコントローラ90の制御下で、成膜装置100での所望の処理が行われる。
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行われる成膜処理方法について説明する。
まず、ゲートバルブ38を開にして搬入出口39から、半導体ウエハWを処理容器1内に搬入し、載置台3上に載置する。載置台3はあらかじめ加熱ランプ32により放出され透過窓30を透過した熱線により加熱されており、その熱により半導体ウエハWを加熱する。そして、希釈ガス供給源55から希釈ガスとして例えばArガスを100〜800mL/sec(sccm)の流量で供給しつつ、図示しない真空ポンプにより排気口36および排気管37を介して処理容器1内を排気することにより処理容器1内の圧力を39〜665Pa程度に真空排気する。この際の半導体ウエハWの加熱温度は、例えば200〜400℃に設定される。
そして、希釈用ガス、例えばArガスの流量を100〜500mL/sec(sccm)としつつ、処理容器1内の圧力を成膜圧力である39〜266Paに制御し、実際の成膜を開始する。なお、処理容器1内の圧力調整は、排気管37に設けられた自動圧力制御器(APC)によりなされる。
本実施形態においては、実際の成膜に際して、図2に示すようなシーケンスのALD法が用いられる。まず、ヒータ77により50〜70℃程度あるいは150〜230℃に加熱されたTi原料貯留部53からバブリングによりTi(OiPr)やTi(OiPr)(DPM)等のTi原料をシャワーヘッド40を介して処理容器1内の半導体ウエハW上に供給する(ステップ1)。この際の希釈ガス供給源55からの希釈ガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)、キャリアガス供給源71からのキャリアガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)程度である。この工程は、例えば0.1〜20sec程度の期間行う。
次いで、キャリアガスを停止してTi原料の供給を停止し、希釈ガス供給源55からの希釈ガス、例えばArガスの流量を200〜1000mL/min(sccm)として処理容器1内に供給し、処理容器内をパージする(ステップ2)。この工程は、例えば0.1〜20sec程度の期間行う。
次いで、希釈ガス供給源55から希釈ガス、例えばArガスを100〜500 mL/min(sccm)程度流した状態で、酸化剤供給源54から酸化剤をシャワーヘッド40を介して処理容器1内の半導体ウエハW上に供給する(ステップ3)。これにより、半導体ウエハWの表面に吸着されているTi原料が分解されるとともに酸化し、TiOx膜が形成される。この工程は、例えば0.1〜20sec程度の期間行う。酸化剤としてOガスを用いる場合には、酸化剤供給源54としてオゾナイザーを用いて、50〜200g/Nm程度の流量で供給する。この際にOガスを併用することができ、その際のOガスの流量は100〜1000mL/min(sccm)程度である。
次いで、酸化剤の供給を停止し、ステップ2と同様の条件で、希釈ガス供給源55からの希釈ガスを処理容器1内に供給し、処理容器内をパージする(ステップ4)。
次いで、ヒータ76により100〜200℃程度に加熱されたSr原料貯留部52からバブリングによりSr原料として上述したSrアミン化合物またはSrイミン化合物、例えばSrアミン化合物であるC2446SrやC2650Srをシャワーヘッド40を介して処理容器1内の半導体ウエハW上に供給する(ステップ5)。これにより、Sr原料がTiOx膜の表面に吸着される。この際の希釈ガス供給源55からの希釈ガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)、キャリアガス供給源66からのキャリアガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)程度である。この工程は、例えば0.1〜20sec程度の期間行う。
次いで、キャリアガスを停止してSr原料の供給を停止し、ステップ2と同様の条件で、希釈ガス供給源55からの希釈ガス、例えばArガスの流量を処理容器1内に供給し、処理容器内をパージする(ステップ6)。
次いで、ステップ3と同様の条件で、希釈ガス供給源55から希釈ガスを流した状態で、酸化剤供給源54から酸化剤をシャワーヘッド40を介して処理容器1内の半導体ウエハW上に供給する(ステップ7)。
次いで、酸化剤の供給を停止し、ステップ2と同様の条件で、希釈ガス供給源55からの希釈ガスを処理容器1内に供給し、処理容器内をパージする(ステップ8)。
以上のステップ1〜8を20回以上、例えば100回繰り返すことにより所定の厚さのSrTiO膜が形成される。
このように膜を形成した後、酸化剤供給源54から例えばOガスを所定流量で供給して、膜を確実に酸化させた後、全てのガスを停止し、処理容器内を真空引きし、その後、搬送アームにより処理容器1内の半導体ウエハWを搬出する。
以上のシーケンスにおけるバルブやマスフローコントローラ等の制御は、記憶部92に記憶されているレシピに基づいてプロセスコントローラ90により行われる。
以上の成膜工程においては、Sr原料として、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いるが、これらは蒸気圧が従来Sr源として用いられているSr(DPM)に比べて高い。例えばSr(DPM)では、231℃で13.3Pa(0.1Torr)であるのに対し、C2446Srでは110℃で6.67Pa(0.05Torr)、C2650Srでは125℃で6.67Paである。このため、十分なガス量を供給することができ、スループットを高くすることができる。また、Srの結合手が全てNと一重結合で結ばれているSrアミン化合物、あるいはSrの結合手にNとの2重結合を含むSrイミン化合物は、いずれも下地の表面に吸着しやすいため、高カバレッジの成膜を実現することができ、これに加えてSr(DPM)に比べて安定なので、気相で分解あるいは基板表面に吸着すると同時に分解するといったことが比較的抑制され、Sr原料が吸着した後、次ステップにて酸化剤がその上に吸着して初めて反応し、酸化膜となるので、ALDに必要な吸着、反応というステップを明確にとることができ、ALDのためのSr原料や酸化剤の供給条件を適切に規定することができ、スループットの高い合理的なシーケンスを組むことができる。例えば、図3に示すように、横軸にSr流量をとり、縦軸に1サイクルあたりの膜厚をとると、Sr(DPM)では、Sr流量に対して1サイクルあたりの膜厚が飽和しないのに対し、Srアミン化合物またはSrイミン化合物ではSr流量に対して1サイクルあたりの膜厚が飽和するので、飽和した時点の流量に容易に決定することができる。
以上の成膜装置においては、バブリングによる原料供給を行う処理ガス供給機構50を用いたが、それに代えて図4に示すような気化器を用いた原料供給を行う処理ガス供給機構50′を用いることもできる。処理ガス供給機構50′は、Sr原料を溶剤に溶解させた状態で貯留するSr原料貯留部52′と、Ti原料を溶剤に溶解させた状態で貯留するTi原料貯留部53′と、酸化剤を供給する酸化剤供給源54′と、Sr原料およびTi原料を気化させる気化器101とを有している。Sr原料貯留部52′から気化器101までは配管102が設けられており、Ti原料貯留部53′から気化器101までは配管103が設けられている。Sr原料貯留部52′およびTi原料貯留部53′から液体が圧送ガスまたはポンプ等によって気化器101に供給される。配管102には流量制御器としての液体マスフローコントローラ(LMFC)104とその前後の開閉バルブ105,106が設けられている。また、配管103には液体マスフローコントローラ(LMFC)107とその前後の開閉バルブ108,109が設けられている。Sr原料貯留部52′、Ti原料貯留部53′には、それぞれヒータ76′、77′が設けられている。そして、Sr原料貯留部52′に貯留された、溶媒に溶解された状態のSr原料、およびTi原料貯留部53′に貯留された、溶媒に溶解された状態のTi原料は、これらヒータ76′、77′で所定の温度に加熱され、ポンプやガス圧送等により液体の状態で気化器101に供給されるようになっている。なお、図示してはいないが、Sr原料やTi原料を通流する配管にもヒータが設けられている。
気化器101にはシャワーヘッド40に至る前記配管51′が接続されている。気化器101には、Arガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給源110から延びる配管111が接続されており、キャリアガスを気化器101に供給して、気化器101内で例えば100〜200℃に加熱されて気化されたSr原料およびTi原料を配管51′およびシャワーヘッド40を介して処理容器1内に導くようになっている。配管111には、流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)112とその前後の開閉バルブ113,114が設けられている。酸化剤供給源54′から配管51′までは配管115が設けられており、酸化剤を配管115から配管51′およびシャワーヘッド40を経て処理容器1内へ導くようになっている。配管115には、流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)116とその前後の開閉バルブ117,118が設けられている。ガス供給機構50′は、また、処理容器1内のガスを希釈するためのアルゴンガス等の希釈ガスを供給する希釈ガス供給源55′を有している。この希釈ガス供給源55′には、配管51′に至る配管119が設けられており、希釈用アルゴンガスを配管119から配管51′およびシャワーヘッド40を経て処理容器1内へ導くようになっている。配管119には、流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)120とその前後の開閉バルブ121,122が設けられている。
このように溶媒に溶解させた状態の原料を気化器101で気化させて供給する場合に、Sr原料として蒸気圧の高いSrアミン化合物やSrイミン化合物を用いることにより、溶媒としてオクタンなどの長い直鎖状の炭化水素やシクロヘキサンなどの環状炭化水素を用いることができ、従来用いていたTHFのような溶質と溶媒の反応を避けることができ、安定して搬送・気化することが可能となる。
ガス供給機構50′を用いてSrTiO膜を成膜する場合には、上記ステップ1のTi原料フローおよびステップ5のSr原料フローが異なる以外は、基本的に上記シーケンスと同様にして成膜処理が実施される。
ステップ1のTi原料フローにおいては、Ti原料貯留部53′において、Ti原料を上述のようにオクタンやシクロヘキサンに溶解させ150〜230℃に加熱した気化器101に搬送し気化させる。このときの濃度は好ましくは0.05〜1mol/Lである。この際の希釈ガス供給源55′からの希釈ガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)、キャリアガス供給源110からのキャリアガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)程度である。そして、この工程を上記バブリング供給の場合と同程度の期間行う。
ステップ5のSr原料フローにおいては、Sr原料貯留部52′において、Sr原料を上述のようにオクタンやシクロヘキサンに溶解させる。このときの濃度は好ましくは0.05〜1mol/Lである。これを100〜200℃に加熱した気化器101に供給し気化させる。この際の希釈ガス供給源55′からの希釈ガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)、キャリアガス供給源110からのキャリアガス、例えばArガスの流量は100〜500mL/min(sccm)程度である。そして、この工程を上記バブリング供給の場合と同程度の期間行う。
このように気化器を用いてSr原料、Ti原料を供給する場合にもステップ1〜8を20回以上、例えば100回繰り返すことにより所定の厚さのSrTiO膜が形成される。
その後、上記例と同様にOガスのフローおよびガスを停止して真空引きを行った後、半導体ウエハWを処理容器1から搬出する。
なお、Sr原料貯留部およびTi原料貯留部のいずれか一方をバブリングタイプのものとし、他方を気化器タイプのものとしてもよい。
次に、上記実施形態に基づいて実際に成膜した実施例について比較例とともに示す。
<実施例1>
上記図1の装置において、ランプパワーを調節して、載置台の温度を成膜温度である270℃に設定し、搬送ロボットのアームを用いて処理容器内に200mmSiウエハを搬入し、SrTiO膜を成膜した。Sr原料としてはC2446Srを用い、これを150℃に加熱した容器に保持し、Arガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。Ti原料としてはTi(OiPr)を用い、これを40℃に加熱した容器に保持し、同様にArガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。また、酸化剤としてはOガスとOガスを用いた。配管および処理容器の温度は155℃とした。そして、Siウエハをアームにより載置台に設置した後、希釈Arガスを300mL/min(sccm)の流量で30secフローさせつつ133Pa(1Torr)の圧力でSiウエハを成膜温度に昇温後、希釈ガスを同様の流量に維持しつつ、10secで圧力を成膜圧力である106Pa(0.8Torr)に制御し、上述のステップ1〜8により成膜を行った。
ステップ1のTi原料供給工程は、キャリアArガスの流量を100mL/min(sccm)、希釈Arガスの流量を100mL/min(sccm)として2secの期間行い、ステップ2のArガスパージでは、キャリアArガスを停止して希釈Arガスの流量を500mL/min(sccm)として1secの期間行った。
ステップ3の酸化剤供給工程は、Oガスを200g/Nm、Oガスを1000mL/min(sccm)とし、希釈Arガスの流量を100mL/min(sccm)として2secの期間行い、ステップ4のArガスパージは、Oガス、Oガスを停止後、ステップ2と同様、希釈Arガスの流量を500mL/min(sccm)として1secの期間行った。
ステップ5のSr原料供給工程は、キャリアArガスの流量を50mL/min(sccm)、希釈Arガスの流量を100mL/min(sccm)として2secの期間行い、ステップ6のArガスパージは、ステップ2と同様、キャリアArガスを停止して希釈Arガスの流量を500mL/min(sccm)として1secの期間行った。
ステップ7の酸化剤供給工程とステップ8のArガスパージは、ステップ3およびステップ4と全く同様の条件で行った。
以上のようなステップ1〜8を100回繰り返した後、圧力を成膜圧力に維持しつつ、Oガスを300mL/min(sccm)の流量で20sec流し、その後ガスを停止した状態で20secの間、処理容器内を真空に引ききり保持し、その後Siウエハを処理容器から搬出した。
以上のようなシーケンスにより形成されたSrTiO膜の厚さを測定したところ、12nmであった。
<実施例2>
上記図1の装置において、ランプパワーを調節して、載置台の温度を成膜温度である340℃に設定し、搬送ロボットのアームを用いて処理容器内に200mmSiウエハを搬入し、SrTiO膜を成膜した。Sr原料としてはC2650Srを用い、これをオクタンに0.4mol/Lの濃度で溶解し、150℃に加熱した気化器にHeで圧送し、Arガスをキャリアガスとして気化して処理容器に供給した。Ti原料としてはTi(OiPr)を用い、これを40℃に加熱した容器に保持し、Arガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。酸化剤としてはOガスとOガスを用いた。配管および処理容器の温度は155℃とした。そして、Siウエハをアームにより載置台に設置した後、希釈Arガスを300mL/min(sccm)の流量で30secの間、フローさせつつ133Pa(1Torr)の圧力でSiウエハを成膜温度に昇温後、希釈ガスを同様の流量に維持しつつ、10secで圧力を成膜圧力である106Pa(0.8Torr)に制御し、上述のステップ1〜8により成膜を行った。
ステップ1〜4までは、実施例1のステップ1〜4と同じ条件で行った後、ステップ5のSr原料供給工程は、キャリアArガスの流量を50mL/min(sccm)、希釈Arガスの流量を100mL/min(sccm)としてオクタンに溶解したC2650Srを気化器で気化させて2secの間供給し、ステップ6のArガスパージは、ステップ2と同様、キャリアArガスを停止して希釈Arガスの流量を500mL/min(sccm)として1secの期間行った。
ステップ7の酸化剤供給工程とステップ8のArガスパージは、ステップ3およびステップ4と全く同様の条件で行った。
以上のようなステップ1〜8を100回繰り返した後、圧力を成膜圧力に維持しつつ、Oガスを300mL/min(sccm)の流量で20sec流し、その後ガスを停止した状態で20secの間、処理容器内を真空に引ききり保持し、その後Siウエハを処理容器から搬出した。
以上のようなシーケンスにより形成されたSrTiO膜の厚さを測定したところ、13nmであった。
<比較例1>
上記図1の装置において、ランプパワーを調節して、載置台の温度を成膜温度である320℃に設定し、搬送ロボットのアームを用いて処理容器内に200mmSiウエハを搬入し、SrTiO膜を成膜した。Sr原料としてはSr(DPM)を用い、これを200℃に加熱した容器に保持し、Arガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。Ti原料としてはTi(OiPr)を用い、これを40℃に加熱した容器に保持し、同様にArガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。酸化剤としてはOガスを用いた。配管および処理容器の温度は180℃とした。そして、Siウエハをアームにより載置台に設置した後、希釈Arガスを300mL/min(sccm)の流量で30secフローさせつつ133Pa(1Torr)の圧力でSiウエハを成膜温度に昇温後、希釈ガスを同様の流量に維持しつつ、10secで圧力を成膜圧力である40Pa(0.3Torr)に制御し、上述のステップ1〜8により成膜を行った。
ステップ1のTi原料供給工程は、キャリアArガスの流量を100mL/min(sccm)、希釈Arガスの流量を100mL/min(sccm)として2secの期間行い、ステップ2のArガスパージでは、キャリアArガスを停止して希釈Arガスの流量を500mL/min(sccm)として1secの期間行った。
ステップ3の酸化剤供給工程は、Oガスを200g/Nm、希釈Arガスの流量を1000mL/min(sccm)として2secの期間行い、ステップ4のArガスパージは、Oガスを停止後、ステップ2と同様、希釈Arガスの流量を500mL/min(sccm)として1secの期間行った。
ステップ5のSr原料供給工程は、キャリアArガスの流量を50mL/min(sccm)、希釈Arガスの流量を100mL/min(sccm)として2secの期間行い、ステップ6のArガスパージは、ステップ2と同様、キャリアArガスを停止して希釈Arガスの流量を500mL/min(sccm)として1secの期間行った。
ステップ7の酸化剤供給工程とステップ8のArガスパージは、ステップ3およびステップ4と全く同様の条件で行った。
以上のようなステップ1〜8を100回繰り返した後、圧力を成膜圧力に維持しつつ、Oガスを300mL/min(sccm)の流量で20sec流し、その後ガスを停止した状態で20secの間、処理容器内を真空に引ききり保持し、その後Siウエハを処理容器から搬出した。
以上のようなシーケンスにより形成されたSrTiO膜の厚さを測定したところ、3nmと実施例よりも小さい膜厚であった。これは、Sr原料として蒸気圧の低いSr(DPM)を用いたため、200℃でのバブリングではSr供給量が少なかったためである。
<比較例2>
成膜温度を350℃とし、Sr原料であるSr(DPM)をTHFに溶解して気化器で気化して供給し、原料容器と気化器を310℃に加熱し、成膜圧力を133Pa(1Torr)とした以外は、比較例1と同じ条件でSrTiO膜を成膜した。SrTiO膜の厚さを測定したところ、6nmと比較例1よりも大きいものの実施例よりも小さい膜厚であった。これは、気化温度が高く気化量は増加したが、配管や処理容器の温度が180℃のままであるため、Sr(DPM)が配管や処理容器の壁部で再固化し、ウエハに到達する原料が少なくなったためと考えられる。
<比較例3>
配管および処理容器の温度を320℃とした以外は比較例2と同じ条件でSrTiO膜を成膜した。その結果、膜厚は12nmと実施例と同等となったが、配管および処理容器の温度を高くするために部材を耐熱性の高いものとする必要があり、樹脂バルブからオールメタルバルブ、処理容器材料をアルミニウムからステンレス鋼へ変更、シャワーヘッド材料をアルミニウムからハステロイに変更等、設備負担が過大となり、実現が困難であった。
以上の実施例1、2および比較例1〜3の結果をまとめて表1に示す。
Figure 2008218555
なお、本発明は上記実施形態に限定されず種々限定可能である。
例えば、上記実施形態では、ALD法を用いて成膜した場合について示したが、通常のCVD法によって成膜する場合にも適用可能である。また、成膜装置としてランプ加熱で被処理基板を加熱するものを示したが、抵抗加熱ヒータで加熱するものであってもよい。さらに、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いた場合を示したが、半導体ウエハに限らず、FPD用ガラス基板等の他の基板を用いてもよい。
本発明に係るSrTiO膜の成膜方法は、高スループット、高カバレッジで良質な膜が得られるため、MIM構造のキャパシタにおける電極として有効である。
本発明の一実施形態に係る成膜方法の実施に用いることができる成膜装置の概略構成を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る成膜方法のシーケンスを示す工程図。 Sr流量と1サイクル当たりのSr膜厚との関係をSr原料毎に示す図。 処理ガス供給機構の他の例を示す図。
符号の説明
1;処理容器
3;載置台
32;加熱ランプ
40;シャワーヘッド
50,50′;処理ガス供給機構
52,52′;Sr原料貯留部
53,53′;Ti原料貯留部
54,54′;酸化剤供給源
90;プロセスコントローラ
92;記憶部
100;成膜装置
101;気化器

Claims (9)

  1. 処理容器内に基板を配置し、基板を加熱し、Sr原料とTi原料と酸化剤とを気体状で前記処理容器内に導入し、加熱された基板上でこれらガスを反応させ、基板上にSrTiO膜を成膜するSrTiO膜の成膜方法であって、
    前記Sr原料として、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いることを特徴とするSrTiO膜の成膜方法。
  2. 処理容器内に基板を配置し、基板を加熱し、気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させる工程と、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させる工程と、気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して従前の膜の上にSrを吸着させる工程と、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させる工程とを順次行い、これらを1サイクルとして複数サイクル繰り返して基板上にSrTiO膜を成膜するSrTiO膜の成膜方法であって、
    前記Sr原料として、Srアミン化合物またはSrイミン化合物を用いることを特徴とするSrTiO膜の成膜方法。
  3. 前記各工程の間に前記処理容器をパージする工程を有することを特徴とする請求項2に記載のSrTiO膜の成膜方法。
  4. 前記Sr原料として、C2446SrまたはC2650Srで表される化合物を用いることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のSrTiO膜の成膜方法。
  5. 前記Sr原料は、100〜200℃に加熱された状態でバブリングにより供給されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のSrTiO膜の成膜方法。
  6. 前記Sr原料は、溶媒に溶解され、100〜200℃に気化器で加熱されて気化された状態で供給されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のSrTiO膜の成膜方法。
  7. 前記溶媒は長い直鎖の炭化水素または環状炭化水素であることを特徴とする請求項6に記載のSrTiO膜の成膜方法。
  8. 前記溶媒はオクタンまたはシクロヘキサンであることを特徴とする請求項7に記載のSrTiO膜の成膜方法。
  9. コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、請求項1から請求項8のいずれかの方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
JP2007051374A 2007-03-01 2007-03-01 SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 Expired - Fee Related JP5248025B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007051374A JP5248025B2 (ja) 2007-03-01 2007-03-01 SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
KR1020097018326A KR101156305B1 (ko) 2007-03-01 2008-02-27 SrTiO3막의 성막 방법 및 기억 매체
CN200880000105XA CN101542695B (zh) 2007-03-01 2008-02-27 SrTiO3膜的成膜方法
PCT/JP2008/053391 WO2008105451A1 (ja) 2007-03-01 2008-02-27 SrTiO3膜の成膜方法および記憶媒体
US12/529,356 US8361550B2 (en) 2007-03-01 2008-02-27 Method for forming SrTiO3 film and storage medium
TW097107341A TW200902747A (en) 2007-03-01 2008-03-03 Method of forming srtio3 film and computer-readable recording medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007051374A JP5248025B2 (ja) 2007-03-01 2007-03-01 SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008218555A true JP2008218555A (ja) 2008-09-18
JP5248025B2 JP5248025B2 (ja) 2013-07-31

Family

ID=39721276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007051374A Expired - Fee Related JP5248025B2 (ja) 2007-03-01 2007-03-01 SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8361550B2 (ja)
JP (1) JP5248025B2 (ja)
KR (1) KR101156305B1 (ja)
CN (1) CN101542695B (ja)
TW (1) TW200902747A (ja)
WO (1) WO2008105451A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010111889A (ja) * 2008-11-04 2010-05-20 Tokyo Electron Ltd 成膜方法および成膜装置、ならびに記憶媒体
JP2010159471A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Tokyo Electron Ltd Ge−Sb−Te系膜の成膜方法および記憶媒体
JP2010225740A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Tokyo Electron Ltd 基板処理方法および基板処理装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9157152B2 (en) * 2007-03-29 2015-10-13 Tokyo Electron Limited Vapor deposition system
US10927459B2 (en) 2017-10-16 2021-02-23 Asm Ip Holding B.V. Systems and methods for atomic layer deposition
CN107935030B (zh) * 2017-12-19 2019-04-12 沈阳理工大学 一种高温喷涂固化制备钛酸锶涂层的方法
JP7224175B2 (ja) 2018-12-26 2023-02-17 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07188271A (ja) * 1993-12-28 1995-07-25 Tori Chem Kenkyusho:Kk 金属化合物
JPH07268634A (ja) * 1994-03-28 1995-10-17 Mitsubishi Electric Corp 液体原料用cvd装置、および液体原料を用いたcvdプロセスと、その液体原料
JP2002367982A (ja) * 2001-05-07 2002-12-20 Samsung Electronics Co Ltd 多成分系薄膜及びその形成方法
JP2005166965A (ja) * 2003-12-03 2005-06-23 Ulvac Japan Ltd 薄膜製造方法
JP2005277426A (ja) * 2000-06-08 2005-10-06 Genitech Inc 薄膜形成方法
JP2006310865A (ja) * 2005-04-29 2006-11-09 Boc Group Inc:The 原子層堆積に溶液系前駆体を用いる方法及び装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1192648A2 (en) * 1999-06-10 2002-04-03 Symetrix Corporation Metal oxide thin films for high dielectric constant applications
US6697919B2 (en) * 2000-06-10 2004-02-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method for limited fanout daisy chaining of cache invalidation requests in a shared-memory multiprocessor system
US7084080B2 (en) * 2001-03-30 2006-08-01 Advanced Technology Materials, Inc. Silicon source reagent compositions, and method of making and using same for microelectronic device structure
US6730164B2 (en) * 2002-08-28 2004-05-04 Micron Technology, Inc. Systems and methods for forming strontium- and/or barium-containing layers
US7416994B2 (en) * 2005-06-28 2008-08-26 Micron Technology, Inc. Atomic layer deposition systems and methods including metal beta-diketiminate compounds
JP2009529579A (ja) * 2006-03-10 2009-08-20 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド チタネート、ランタネート及びタンタレート誘電体の膜の原子層堆積及び化学蒸着のための前駆体組成物
WO2009020888A1 (en) * 2007-08-08 2009-02-12 Advanced Technology Materials, Inc. Strontium and barium precursors for use in chemical vapor deposition, atomic layer deposition and rapid vapor deposition
US8471049B2 (en) * 2008-12-10 2013-06-25 Air Product And Chemicals, Inc. Precursors for depositing group 4 metal-containing films

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07188271A (ja) * 1993-12-28 1995-07-25 Tori Chem Kenkyusho:Kk 金属化合物
JPH07268634A (ja) * 1994-03-28 1995-10-17 Mitsubishi Electric Corp 液体原料用cvd装置、および液体原料を用いたcvdプロセスと、その液体原料
JP2005277426A (ja) * 2000-06-08 2005-10-06 Genitech Inc 薄膜形成方法
JP2002367982A (ja) * 2001-05-07 2002-12-20 Samsung Electronics Co Ltd 多成分系薄膜及びその形成方法
JP2005166965A (ja) * 2003-12-03 2005-06-23 Ulvac Japan Ltd 薄膜製造方法
JP2006310865A (ja) * 2005-04-29 2006-11-09 Boc Group Inc:The 原子層堆積に溶液系前駆体を用いる方法及び装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010111889A (ja) * 2008-11-04 2010-05-20 Tokyo Electron Ltd 成膜方法および成膜装置、ならびに記憶媒体
JP2010159471A (ja) * 2009-01-09 2010-07-22 Tokyo Electron Ltd Ge−Sb−Te系膜の成膜方法および記憶媒体
JP2010225740A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Tokyo Electron Ltd 基板処理方法および基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101542695A (zh) 2009-09-23
KR101156305B1 (ko) 2012-06-13
JP5248025B2 (ja) 2013-07-31
KR20090107081A (ko) 2009-10-12
TW200902747A (en) 2009-01-16
US8361550B2 (en) 2013-01-29
US20100015335A1 (en) 2010-01-21
CN101542695B (zh) 2011-03-30
WO2008105451A1 (ja) 2008-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4803578B2 (ja) 成膜方法
JP5097554B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
US8896097B2 (en) Method of manufacturing capacitor, capacitor and method of forming dielectric film for use in capacitor
US20120288625A1 (en) Gas supply apparatus, thermal treatment apparatus, gas supply method, and thermal treatment method
TWI524424B (zh) 膜沉積方法及膜沉積裝置
JP5248025B2 (ja) SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
JP5678252B2 (ja) Sr−Ti−O系膜の成膜方法
WO2007102333A1 (ja) ルテニウム膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
JP2016058676A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP4845782B2 (ja) 成膜原料
JP5751754B2 (ja) 成膜方法および記憶媒体
JP5095230B2 (ja) SrTiO3膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
WO2009104621A1 (ja) Sr-Ti-O系膜の成膜方法および記憶媒体
Kakimoto et al. Method for forming SrTiO 3 film and storage medium
JP4927147B2 (ja) 成膜方法および成膜装置
Kawano et al. Method for forming SrTiO 3 film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091005

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120515

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120704

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130409

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130410

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees